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头颈部肿瘤多药耐药机制及逆转剂研究进展

来源:论文汇编 作者:自动采集 2005-1-1
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摘要: [摘要]肿瘤细胞对多种化疗药物产生交叉抗药性是造成肿瘤化疗失败的主要原因,随着化疗药物在头颈部肿瘤的广泛应用,多药耐药现象在头颈部肿瘤的研究也取得了一定的进展。本文对近年来头颈部肿瘤多药耐药机制及其逆转剂研究进展作一综述。1[文献标识码]A[文章编号]1007-7669(2000)06-0492-03肿瘤细胞耐药性可分为原......



  [摘要] 肿瘤细胞对多种化疗药物产生交叉抗药性是造成肿瘤化疗失败的主要原因,随着化疗药物在头颈部肿瘤的广泛应用,多药耐药现象在头颈部肿瘤的研究也取得了一定的进展。本文对近年来头颈部肿瘤多药耐药机制及其逆转剂研究进展作一综述。

  [中图分类号] R979.1

  [文献标识码] A

  [文章编号] 1007-7669(2000)06-0492-03

  肿瘤细胞耐药性可分为原药耐药和多药耐药(multidrug resistance, MDR)。目前,大多数人认为MDR是肿瘤化疗失败的主要原因。MDR是指由一种药物诱发,同时对其他多种结构和作用机制完全不同的抗癌药产生交叉耐药[1];它往往导致联合化疗的失败。目前,头颈部恶性肿瘤术前或放疗前多采用诱导性化疗以及术后和放疗后采用辅助化疗。此外,一些肿瘤也采用联合化疗。但由于MDR现象的存在,头颈部肿瘤化疗效果不满意。因此,MDR机制以及其逆转剂(化学增敏剂)的研究对于头颈部肿瘤化疗具有积极的临床意义。下面仅就近年来对MDR机制和MDR逆转剂的研究进展作一综述。

  MDR机制研究

  1 P糖蛋白(P-gp)介导的MDR机制 MDR相关基因过度表达P-gp是目前公认的MDR生物学基础。编码P-gp的基因是MDR基因家族成员中的MDR-1。P-gp是一种细胞膜蛋白。目前发现在具有MDR的细胞株中,P-gp的存在与肿瘤耐药程度和细胞内抗癌药浓度下降有关。结构分析显示P-gp由包括12个跨膜蛋白片段的2个相似区域和2个核苷酸连接区,每个相似区域内有6个疏水区[2]。它是三磷酸腺苷蛋白酶的一种。P-gp功能的准确机制尚不明确,大多数P-gp模型表明其功能是通过细胞膜转运药物,即化疗药物通过一个由P-gp跨膜区域形成的疏水通道泵出,从而出现耐药现象。对于此现象的解释有2种,一种认为可能由于P-gp药物连接区包含多个不重叠的药物连接位点,每个位点对于不同种药或不同类药有不同的亲和力。另一种认为由于每个药物连接区连接不同药物时均采用一个普通的机制,因此产生MDR现象。MDR耐药谱包括蒽环类、生物碱类、表鬼臼类、放线菌素及紫杉醇。MDR-1基因调节可以发生在各个层次,包括DNA复制、转录和翻译。如一个自发从丝氨酸到颉氨酸的突变可伴有明显对抗秋水仙碱的耐药现象。通过对P-gp磷酸化水平的调节也可影响化疗耐药特性。肿瘤细胞本身的分化程度也可影响人类MDR-1基因表达和功能,用维甲酸诱导神经鞘瘤细胞分化可提高MDR-1 RNA的水平[3]。

  P-gp与MDR-1在头颈部肿瘤中的表达具有一定的临床意义。Rakin等[4]发现口腔鳞癌细胞内P-gp表达程度越低,则病人的生存期越长。此外,分化较好的肿瘤、伴有双倍体DNA的肿瘤以及体积较大的肿瘤,P-gp的表达程度较高。Kelley等[5]研究结果表明头颈部鳞癌病人经过MDR相关药物化疗后P-gp在其鳞癌细胞中表达有明显提高。Jain等[6]对正常、异常及鳞癌不同临床分期的口腔粘膜P-gp表达水平的研究表明生物学特征越差的肿瘤P-gp表达水平越高。

  关于恶性淋巴瘤中的MDR-1基因表达情况也有许多报道。一些研究表明,在未经化疗的肿瘤标本中MDR-1基因阳性率约为10 %~20 %[7],而另一些研究则为50 %左右[8,9]。化疗后的肿瘤标本MDR-1基因表达有明显提高[7,8]。Kang等[10]报道42 %较顽固恶性淋巴瘤病人化疗后活检标本MDR-1基因表达比化疗前提高4倍。

  2 非P-gp介导的MDR机制 由于P-gp介导的MDR机制还不能完全解释MDR现象。因此,一些非P-gp介导的机制也逐渐受到重视。它们主要包括:(1) 谷胱苷肽转移酶介导的MDR;(2) 多药耐药相关蛋白介导的MDR;(3) 拓扑异构酶Ⅱ介导的MDR。另外,还有许多机制如肺耐蛋白、转移性抗原肽等具有三磷酸腺苷酶活性的跨膜转运蛋白介导的MDR,增加二氢叶酸还原酶的产物而导致对抗甲氨蝶呤、蛋白激酶介导的MDR以及增加DNA修补导致的MDR等。

  谷胱苷肽S转移酶(glutathione s-transferases, GST)是一组与细胞解毒有关的酶,分为α、β和π等多种同工酶。目前,在卵巢肿瘤细胞株研究已经证实细胞内谷胱苷肽的水平对烷化剂和顺铂的耐药有关[11]。GST可以通过催化谷胱苷肽与这些药物结合形成复合物即谷胱苷肽结合(glutathione s-conjugate),再通过谷胱苷肽结合物输出载体(glutathione s-conjugate export carrier, GS-X pump)的泵活性将这些药物泵出细胞外,从而产生耐药性。已有研究表明GST与头颈部肿瘤MDR有关,尤其是鳞癌。有报道GST-π已成为头颈部鳞癌原发及继发病灶早期诊断的血清学诊断依据[2]。

  多药耐药相关蛋白(multidrug resistance-associated protein,MRP) 是一种膜糖蛋白。MRP与P-gp同属于三磷酸腺苷依赖性跨膜转运蛋白类,它们在分子结构上具有某种程度上的序列同源性。肿瘤细胞中MRP的过度表达同样具有泵出胞内药物的能力,产生MDR。MRP与P-gp多药耐药谱相似,但也不尽相同。例如,对低水平的紫杉醇的耐药主要伴随MRP的过度表达。两者通过转运化疗药物产生MDR的机制也有差别。目前,有人认为MRP并不能将抗癌药物转运到肿瘤细胞外,而是将抗癌药物转运到肿瘤细胞内,交给与细胞解毒功能有关的GST,再通过GS-X泵的作用将抗癌药物转移到细胞外。

  Welters等[13]在对经顺铂治疗的头颈部鳞癌细胞株前后GST和MRP的水平的观察发现GSH水平与肿瘤细胞对顺铂敏感性呈反比。此外,细胞内铂的积聚与MRP表达水平呈正比关系:MRP表达水平与IC50(给予顺铂后72 h,导致50 %肿瘤细胞抑制的药物浓度)值呈反比。这表明MRP在转运顺铂进入头颈部鳞癌细胞中起重要作用。Muller等[14]也证实过度表达MRP基因的肿瘤细胞同时伴有GS-X的活性增高。因此,很可能GST与MRP共同介导了MDR。

  拓扑异构酶(topoisomerase)是DNA复制与转录所需的酶,分Ⅰ型和Ⅱ型。目前研究表明拓扑异构酶Ⅱ下降是介导MDR的机制之一。其确切机制尚不清楚,关于该机制在头颈部肿瘤的研究尚未见报道。

  MDR逆转剂研究 为克服肿瘤细胞的MDR,人们对其逆转方式进行了大量的研究,从而发现了一些有效的途径[15],如:(1) 运用非P-gp药泵作用底物的化疗药;(2) 对抗癌药物进行化学结构修饰,以克服药物与P-gp的底物作用特征;(3) 通过脂质载体运送抗癌药,改变药物进出细胞的途径;(4) 通过反义寡核苷酸等方法抑制MDR-1基因的表达;(5) 运用一些细胞因子逆转剂等方法。

  自Tsuruo等1981年第1次报道维拉帕米能提高MDR小鼠白血病细胞株细胞内长春新碱浓度,MDR逆转剂已有了很大的发展。目前的逆转剂主要有钙通道阻滞剂(维拉帕米等)及其衍生物、钙调蛋白抑制剂(三氟丙嗪等)、环孢菌素类(环孢素及其衍生物)、抗疟药(奎宁等)、冠状动脉扩张药(双嘧达莫)、皮质激素和激素类化合物(甲羟孕酮等)、蛋白激酶抑制剂(细菌生物碱等)和表面活性剂(聚山梨醇80等)。

  逆转剂种类不同,但作用机制相似。目前大多数逆转剂通过抑制P-gp泵的功能从而对抗MDR,使MDR细胞内化疗药物浓度升高。大多数逆转剂在结构上有广泛的相似性,一般均为亲脂的含有杂环的带阳性电荷的化合物。因此,不同的MDR逆转剂可能有一个或多个特殊的结构单一的连接位点。

  Klopman等[16]通过对609种不同的具有抗MDR活性的化合物进行的分析,发现它们具有一定的结构特点。例如CH2-CH2-N-CH2-CH2基团可增强大多数化合物抗MDR活性,若二甲基苯酚基团同时存在此活性则进一步增强。而稳定的四价铵盐、羧基、酚或一个苯胺基团,可降低化合物抗MDR活性。此外还发现逆转剂和分配系数,P-gp之间包括芳香环-芳香环,氢-芳香环和氨-芳香环连接存在着微电极作用,在稳定蛋白质和药物与蛋白连接上的起重要作用。

  目前,对逆转剂的体外筛选重要是通过观察MDR细胞在有或无候选逆转剂的情况下对化疗药物的反应,以决定该药物是否可能作为逆转剂。但体外筛选出的逆转剂在临床上运用往往效果不佳,这是由于体内存在多种因素如药物的分布、代谢、清除、生物药效率和对宿主的潜在毒性等。此外,MDR可能有多种机制介导,也是原因之一[17]。

  目前逆转剂在头颈部肿瘤的MDR研究主要集中在右维拉帕米(dexverapamil)对恶性淋巴瘤MDR的逆转上。右维拉帕米对心血管毒性小于维拉帕米,因此它更易被临床接受。右维拉帕米早已被证明能提高肿瘤细胞中多柔比星(doxorubicin)的浓度。Wilson等[18]对65位接受了右维拉帕米与EPOCH方案(包括依托泊苷、泼尼松、长春新碱、环磷酰胺、多柔比星)联合化疗的恶性淋巴瘤病人进行了研究,发现右维拉帕米将多柔比星的浓度提高了近2倍。此外,Wilson等[19]在另外154位恶性淋巴瘤病人的研究中得到类似的结论。

  总之,经过对MDR机制的深入研究,现在已取得了一些重要发现,在其临床如何克服MDR方面也取得一定进展,但其效果不尽人意。而且对于头颈部肿瘤的MDR研究仍较少,有关逆转剂的报道也不多。因此,对于头颈部MDR逆转剂的研究是今后我们克服化疗耐药研究的主要方向之一。

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